Les pompes à incendie sont le cœur de tout système de protection incendie à eau dans un immeuble commercial de grande hauteur, un hôpital, un entrepôt ou une installation industrielle. Un choix et un dimensionnement corrects garantissent une protection fiable et conforme aux normes pour des décennies. À l'inverse, un mauvais choix peut entraîner une pression insuffisante des lances à incendie en cas d'incendie, des déclenchements intempestifs des pompes électriques ou des travaux de mise à niveau coûteux pour se conformer aux exigences des autorités compétentes. guide de sélection des pompes à incendie Ce document passe en revue les décisions d'ingénierie, conformément à la norme NFPA 20, qui entrent en ligne de compte pour la spécification d'une pompe à incendie dans le cadre de nouvelles constructions et de rénovations importantes au Canada et aux États-Unis.
Les sujets abordés comprennent la détermination du débit et de la pression requis, les principaux types de pompes et leurs applications respectives, le choix du moteur (électrique, diesel, vapeur), les caractéristiques et les spécifications du contrôleur, la conception du local des pompes, le dimensionnement de la pompe de maintien de pression et les exigences des essais de réception qui finalisent l'installation. Concevoir une pompe incendie ne se résume pas à choisir un modèle sur un tableau. Il s'agit d'adapter soigneusement les besoins du bâtiment, l'approvisionnement en eau disponible, l'infrastructure électrique et les normes en vigueur, tout en garantissant une utilisation fiable pendant des décennies, avec des essais périodiques à plein débit.
Détermination du débit et de la pression requis
La demande de la pompe à incendie provient du calcul hydraulique de la zone de sprinklers ou de colonnes montantes la plus exigeante hydrauliquement dans le bâtiment, plus les marges de tuyaux requises par les normes NFPA 13 ou NFPA 14. La pompe doit fournir le débit requis à la pression nette requise après prise en compte de l'alimentation disponible du réseau principal de la ville ou du réservoir de stockage.
Côté offre : la source d'eau
Effectuez un essai de débit sur la conduite principale de la ville, au niveau de la borne d'incendie la plus proche du point de raccordement. Relevez les valeurs de débit statique, résiduel et mesuré, et projetez-les aux conditions nominales à la pression minimale que l'alimentation peut garantir. De nombreuses autorités exigent une marge de sécurité inférieure à ce minimum mesuré ; il est donc conseillé de consulter les distributeurs d'eau pour obtenir des informations sur la fiabilité du réseau. Pour les systèmes alimentés par des réservoirs de stockage sur site, la capacité utile du réservoir et la hauteur manométrique à l'aspiration de la pompe sont les facteurs déterminants.
Côté demande : le calcul hydraulique
La combinaison la plus exigeante de la surface couverte par les sprinklers, des exigences relatives aux colonnes montantes et du débit d'eau autorisé pour les tuyaux d'incendie détermine le débit de conception (Q) et la pression de refoulement requise (P). À titre indicatif : un immeuble de bureaux à faible risque d'incendie peut nécessiter un débit de 500 à 750 gpm à une pression nette de 75 à 100 psi. Un entrepôt de catégorie 1 équipé de sprinklers ESFR peut nécessiter un débit de 1 500 à 2 500 gpm à une pression nette de 50 à 75 psi, auquel s'ajoute un débit de 500 gpm pour les tuyaux d'incendie. Un grand hôpital doté d'un système combinant sprinklers, colonnes montantes et tuyaux d'incendie peut nécessiter un débit de 2 000 gpm, voire plus.
Calcul de la pression requise par la pompe
La pression nette de la pompe (parfois appelée surpression) correspond à la pression de refoulement requise moins la pression d'aspiration disponible au débit nominal. Si le système nécessite 100 psi au refoulement de la pompe et que l'alimentation fournit 30 psi à l'aspiration au débit nominal, la pompe doit fournir une pression nette de 70 psi.
Types et applications des pompes à incendie
La norme NFPA 20 répertorie plusieurs types de pompes. Le choix dépend du débit, de la pression, des options d'entraînement et de la configuration d'installation.
Boîtier à séparation horizontale
La pompe à incendie horizontale à corps divisé est la plus courante dans les applications commerciales. Elle gère des débits de 500 à 5 000 gpm et des pressions nettes jusqu'à environ 300 psi en configuration mono-étagée. Sa conception à corps divisé simplifie la maintenance : la partie supérieure se soulève pour l'inspection de la roue sans perturber la tuyauterie. Ces pompes nécessitent une aspiration noyée, c'est-à-dire que l'alimentation doit se situer au-dessus de l'axe de la roue.
Ligne verticale
La pompe verticale en ligne est compacte et économique pour les petits systèmes, généralement de 500 à 1 500 gpm et avec des hauteurs de refoulement modérées. Elle s'adapte aux locaux techniques exigus où l'espace au sol est limité. La maintenance est moins aisée qu'avec une pompe à corps divisé, et certaines juridictions limitent son utilisation à des applications spécifiques.
Turbine verticale
Les pompes à turbine verticale puisent l'eau dans des réserves souterraines telles que des bassins humides, des réservoirs souterrains ou des sources naturelles. Elles sont indispensables lorsque le niveau d'eau est inférieur au niveau d'aspiration de la pompe et qu'une pompe horizontale ne peut maintenir une pression d'aspiration positive. Il convient de dimensionner avec soin le corps de pompe, la colonne et la hauteur de refoulement, qui doivent être dimensionnés comme un système.
Aspiration terminale
Les pompes centrifuges à aspiration axiale sont utilisées dans les petits systèmes et certaines configurations compactes. Elles conviennent à des débits allant jusqu'à environ 1 500 gpm. À l'instar des pompes à corps divisé horizontal, les pompes à aspiration axiale nécessitent une aspiration noyée.
Choix du conducteur : électrique ou diesel
Le choix du pilote est une décision majeure en matière de fiabilité et de code.
Entraîneurs de moteurs électriques
Dans les bâtiments urbains bénéficiant d'une alimentation électrique fiable, les variateurs de vitesse pour moteurs électriques sont privilégiés. Plus silencieux et plus simples à tester, ils s'intègrent parfaitement au système d'alimentation de secours du bâtiment. Il convient de spécifier le moteur pour un fonctionnement continu à la puissance maximale de la pompe et de vérifier que l'alimentation de secours (groupe électrogène, alimentation de secours du réseau ou les deux) peut supporter le courant d'appel au démarrage.
Conducteurs de moteurs diesel
Les groupes motopompes diesel sont nécessaires en l'absence d'alimentation électrique fiable ou lorsque les autorités compétentes imposent un groupe motopompe non électrique. Ces groupes motopompes ajoutent le stockage du carburant, l'acheminement des gaz d'échappement, le refroidissement du moteur, les systèmes de démarrage par batterie et les réservoirs journaliers, chacun étant soumis aux exigences de la norme NFPA 20. Les moteurs diesel sont testés chaque semaine en charge pendant 30 minutes et une fois par an à plein débit ; il convient d'intégrer ces coûts d'exploitation au programme de maintenance de l'installation.
Dispositions relatives aux conducteurs redondants
Pour les bâtiments à haut risque, certaines juridictions exigent deux pompes à incendie ou un système de pompes principales et de secours. Consultez l'autorité compétente et les exigences de votre assureur en matière de prévention des sinistres avant de finaliser le choix de la pompe.
Exigences relatives aux contrôleurs et à la cotation
Les régulateurs de pompes incendie doivent être homologués UL ou FM pour une utilisation avec des pompes incendie. Les régulateurs résidentiels ou industriels standard ne sont pas acceptables. Leurs principales fonctionnalités comprennent le démarrage automatique en cas de chute de pression, le démarrage manuel, la protection contre la perte de phase, la protection contre les surtensions et les alarmes sonores et visuelles. Les régulateurs pour moteurs diesel ajoutent l'affichage de l'état du chargeur de batterie, du niveau de carburant, de la température du moteur, de la pression d'huile et une protection contre les survitesses.
Le contrôleur doit être installé dans le local des pompes, à proximité de la pompe, et être accessible pour la maintenance. Vérifiez que la tension et l'intensité nominales correspondent à celles du variateur et de l'alimentation. Les pressostats doivent être installés sur une ligne de détection inviolable et réglés en fonction de la courbe de la pompe et des besoins du système.
Conception de la salle des pompes
Une salle des pompes conforme aux normes, c'est bien plus qu'un simple espace pour l'équipement.
Séparation et protection
La norme NFPA 20 exige que le local des pompes soit séparé du reste du bâtiment par une construction coupe-feu, généralement de deux heures pour la plupart des bâtiments. Le local doit être équipé de sprinklers et chauffé pour éviter le gel. Les portes doivent être coupe-feu et s'ouvrir vers l'extérieur.
Accès et autorisations
Prévoir un dégagement suffisant autour de la pompe, du moteur et du contrôleur pour permettre le démontage de la turbine, le remplacement du moteur et la maintenance du contrôleur. Spécifier un système de levage monorail ou équivalent au-dessus de la pompe pour les unités comportant des composants lourds.
Tuyauterie et collecteur d'essai
Le tuyau d'aspiration doit être court, direct et d'un diamètre au moins supérieur à celui de l'entrée de la pompe afin de minimiser les pertes de charge. Un réducteur excentrique, face plate vers le haut, empêche la formation de poches d'air. Le collecteur de refoulement comprend un clapet anti-retour, une vanne d'isolement, un collecteur de test avec raccords pour les pompiers ou un collecteur d'évacuation, ainsi que des manomètres à l'aspiration et au refoulement. Une soupape de décharge de circulation protège la pompe contre la surchauffe en cas de fortes turbulences.
Jockey Pumps
Une pompe de maintien de pression assure la stabilité du système à une pression élevée entre les pics de consommation et empêche la pompe principale de se déclencher en cas de petites fuites. Dimensionnez la pompe de maintien de pression à environ 1 gpm pour 100 sprinklers, ou suffisamment pour compenser le débit de fuite normal du système en 10 à 20 minutes environ. La pompe de maintien de pression doit s'arrêter avant le démarrage de la pompe principale ; réglez sa plage de pression de démarrage/arrêt en dessous de la pression de démarrage de la pompe principale.
Essais de réception et mise en service
Les normes NFPA 20 et NFPA 25 régissent les essais. Les essais de réception lors de l'installation comprennent des essais de débit à 100 %, 150 % et à débit nul (sans agitation), avec des performances documentées conformes ou supérieures à la courbe nominale. L'essai mesure la pression d'aspiration, la pression de refoulement, le débit à travers un collecteur d'essai ou un débitmètre étalonné, ainsi que les performances du moteur.
Le test annuel selon la norme NFPA 25 est moins rigoureux, mais comprend tout de même un essai de débit en trois points, un test de fonctionnement en mode barbotage et un test de mise en marche du moteur. Intégrez ces tests au plan d'exploitation de l'installation dès sa conception ; une salle des pompes conçue sans dispositif adéquat pour les essais devient un véritable casse-tête en matière de maintenance.
Considérations canadiennes
Au Canada, les pompes à incendie sont installées conformément à la norme NFPA 20, telle que référencée par le Code national de prévention des incendies et les codes provinciaux. L’homologation ULC est requise pour les composants lorsqu’une homologation ULC équivalente à l’homologation UL existe. Les codes du bâtiment provinciaux de la Colombie-Britannique, de l’Ontario et du Québec comportent chacun des modifications spécifiques qui peuvent avoir une incidence sur l’emplacement du local des pompes, le contreventement sismique et la redondance du moteur. La coordination des services électriques au Canada implique souvent les inspections du service public local et de l’Autorité de la sécurité électrique. Le stockage du carburant diesel est régi par les codes provinciaux de prévention des incendies et les règles environnementales du CCME.
Choisir le bon ensemble de pompe à incendie
Une pompe à incendie est un système, pas seulement une pompe. Son bon fonctionnement repose sur la coordination des besoins hydrauliques, de l'alimentation en eau, du moteur, du contrôleur, du local des pompes et des dispositifs de test, afin d'obtenir une installation conforme et fiable sur laquelle le bâtiment et ses occupants peuvent compter pendant toute la durée de vie de la structure.
ValveAtlas fournit la gamme complète de vannes et d'accessoires de protection incendie pour les installations de pompes incendie au Canada et aux États-Unis : vannes à guillotine OS&Y homologuées UL et FM, vannes de régulation papillon, clapets anti-retour d'alarme, raccords pour services d'incendie, manomètres, collecteurs de test et accouplements rainurés. Notre équipe peut vous aider à choisir la configuration de vannes adaptée à une salle des pompes à corps divisé horizontal, à une installation à turbine verticale ou à une configuration avec moteur diesel. Contactez l'équipe ValveAtlas pour spécifier les garnitures de vannes de pompe à incendie, les composants de tuyauterie de refoulement et le reste de votre équipement de vannes de protection incendie.
